(57)【要約】【課題】制御応答が良好で、ロータおよびコアー相互の取付精度に影響されずに、任意に設定された点火タイミングにて内燃機関を安定的に運転制御可能にする。【解決手段】内燃機関の始動開始時は、内燃機関の１回転ごとにトリガコイル１の負の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスによりスイッチング素子１２を駆動し、内燃機関始動後は、内燃機関の１回転ごとにトリガコイル１の２つの正の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスにより、スイッチング素子１２を駆動する。【選択図】図２
2007198190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を挟んで配置された２つの磁極を有するロータと、該ロータに対抗配置されて、エキサイタコイルおよびトリガコイルを巻装したコアーと、  前記エキサイタコイルの正の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサと、前記トリガコイルの誘起電圧によりトリガされて導通し、前記点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルに供給するスイッチング素子と、を有する内燃機関の無接点点火装置であって、内燃機関の始動開始時は、内燃機関の１回転ごとに前記トリガコイルの負の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスにより前記スイッチング素子を駆動し、内燃機関始動後は、内燃機関の１回転ごとに前記トリガコイルの２つの正の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスにより、前記スイッチング素子を駆動する制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の無接点点火装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記２つの正の誘起電圧の発生タイミングに対し、その正の誘起電圧に基づいて得られる前記制御パルスを、内燃機関の点火タイミングを進める方向にまたは遅らせる方向に制御するマイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の無接点点火装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記２つの正の誘起電圧の発生タイミングに基づき内燃機関回転数を監視し、内燃機関がプログラムで設定した失火回転数になったとき、前記スイッチング素子を駆動して、前記点火用充放電コンデンサに対する充電を停止させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の無接点点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火時期を調整可能にするコンデンサ充放電式の、内燃機関の無接点点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の無接点点火装置として、例えば、磁極を持ったロータの回転時に、エキサイタコイルが誘起した電圧を点火用充放電コンデンサに充電し、この充放電コンデンサに充電した電荷を、トリガコイルが誘起した電圧によってスイッチされるスイッチング素子を通じて、イグニッションコイルに供給するものがある。
【０００３】
この内燃機関の無接点点火装置では、内燃機関の回転数、つまり、前記ロータの回転数が上昇すると、これとともに点火用充放電コンデンサの充放電タイミングが早くなり、遂には内燃機関の回転数が設定回転数を超えて上昇してしまい、内燃機関の焼付きを生じる場合がある。
【０００４】
一方、これに対し、内燃機関の回転数を監視する複数のスイッチング素子およびインピーダンス素子などを用いて、内燃機関が設定回転数に達したとき、点火用充放電コンデンサの点火タイミングを遅らせるなどして、内燃機関の過回転を電気的制御にて防止できるようにした内燃機関の無接点点火装置が、提供されている。
【０００５】
ところが、このような電気的制御による従来の内燃機関の無接点点火装置は、２個以上のスイッチング素子やインピーダンス素子を用いているために、実装のための占有空間が大きくなるほか、回路構成が複雑となり、装置全体のコストが高くなる。
【０００６】
これに対し、内燃機関の無接点点火装置に、点火用充放電コンデンサの充放電タイミングを設定する時定数回路等を付加するのみで、回路構成を複雑化することなく、ローコストに内燃機関の過回転を防止する内燃機関の無接点点火装置が提供されている。
【０００７】
この内燃機関の無接点点火装置では、磁石を挟んで配置された磁極を有するロータと、該ロータに対向配置されて、エキサイタコイルおよびトリガコイルを巻装したコアーと、エキサイタコイルの正の誘起電圧を充電する点火用充放電コンデンサとを設け、トリガコイルの正の誘起電圧が所定のトリガレベルに達したときにスイッチング素子をトリガして、前記点火用充放電コンデンサの電荷をイグニッションコイルに供給するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
従って、この内燃機関の無接点点火装置では、例えばトリガコイルの前記正の誘起電圧を充電する充放電回路を設けて、内燃機関が設定回転数以上となったとき、充放電回路の放電時定数にもとづく前記スイッチング素子のオンにより、前記点火用充放電コンデンサの充電を禁止することができる。従って、内燃機関が失火状態となり、内燃機関の回転数の上昇（過回転）を抑えることができる。
【特許文献１】特開２００１−１９３６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、かかる従来の内燃機関の無接点点火装置にあっては、アナログ的に変化するトリガコイルの誘起電圧を用いて、前記スイッチング素子を駆動制御しているため、内燃機関の点火タイミングを進めたり遅らせたりする進角、遅角や失火の各制御応答が遅いという不都合があった。
【００１０】
また、マグネットや磁極を持つロータと、エキサイタコイルやトリガコイルを持つコアーとの取付（主にギャップ）精度のばらつき等により、制御される点火タイミングや失火タイミングにばらつきが生じるという問題があった。
【００１１】
本発明は、かかる従来の問題を解決するものであり、トリガコイルの誘起電圧から得られる制御パルスのデジタル処理により、制御応答が良好で、ロータおよびコアー相互の取付精度に影響されずに、設定された点火タイミングにて内燃機関を安定的に運転制御できる内燃機関の無接点点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的達成のために、本発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、内燃機関の始動開始時は、内燃機関の１回転ごとに前記トリガコイルの負の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスにより前記スイッチング素子を駆動し、内燃機関始動後は、内燃機関の１回転ごとに前記トリガコイルの２つの正の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスにより、前記スイッチング素子を駆動する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、トリガコイルの負の誘起電圧から得た制御パルスを利用して、内燃機関を速やかに起動させることができるとともに、起動後はトリガコイルの正の誘起電圧から得た制御パルスを利用して、任意に設定した回転速度および点火タイミング状態へ内燃機関の運転を速やかに移行させることができる。
【００１４】
また、本発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、前記制御手段を、前記２つの正の誘起電圧に基づくパルス信号の発生タイミングに対し、この誘起電圧に基づいて得られた前記デジタル制御パルスを、内燃機関の点火タイミングを進める方向にまたは遅らせる方向に制御するマイクロコンピュータとしたことを特徴とする。
【００１５】
この構成により、予め用意されたプログラムに従って、内燃機関回転数に応じた点火タイミングの進角制御、遅角制御および失火制御を、デジタル処理により最適に実施させることができる。また、コアーおよびロータ間のギャップに構造上のばらつきに影響されずに、点火時期や失火回転数を高精度かつ迅速に設定することができる。
【００１６】
また、本発明にかかる内燃機関の無接点点火装置は、前記制御手段が、前記２つの正の誘起電圧の発生タイミングに基づき内燃機関回転数を監視し、内燃機関がプログラムで設定した失火回転数になったとき、前記スイッチング素子を駆動して、前記点火用充放電コンデンサに対する充電を停止させることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、内燃機関の回転数を、予め設定した点火タイミングで所定回転数に急速制御することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、制御手段を有し、この制御手段に、内燃機関の始動開始時は、トリガコイルの負の誘起電圧に基づいて、また、内燃機関の起動後は、前記トリガコイルの正の誘起電圧に基づいてそれぞれ得られるパルス信号から、内燃機関の点火制御用の制御パルスを生成させ、この制御パルスによりスイッチング素子を駆動させることにより、内燃機関を速やかに起動させることができるとともに、内燃機関の起動後は、任意に設定した回転速度および点火タイミング状態へ内燃機関の運転を速やかに移行させることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態による内燃機関の無接点点火装置の要部構成を一部破断して示す正面図、図２は、本発明の実施形態による内燃機関の無接点点火装置を示す回路図である。
【００２１】
図１において、無接点点火装置を構成するトリガコイル１およびエキサイタコイル２が、コ字状コアー８の両脚部８ａ、８ｂにそれぞれ巻装されている。ここでは、エキサイタコイル２が後述のロータ３の回転方向４側の脚部８ｂに巻装され、トリガコイル１がこの回転方向とは反対側にある脚部８ａに巻装されている。
【００２２】
また、コアー８の対向位置に、前記ロータ３が高速回転可能に配置されている。このロータ３は、アルミなどの非磁性の円柱状ブロックからなり、この円柱状ブロックには、磁石５を挟むようにして、一対の磁極６、７が埋設されている。
【００２３】
これらの磁極６、７は、ロータ３の外周に一部が露出しており、ロータ３の回転中にコアー８の両脚部８ａ、８ｂ端面に対向状態にて通過可能となっている。また、コアー８の両脚部８ａ、８ｂ端面は、円弧状に形成され、ロータ３の外周面に対して一定幅のギャップ（距離）を保持可能にしている。
【００２４】
なお、磁極６、７のサイズおよび設置間隔と、前記コアー８の両脚部８ａ、８ｂのサイズおよび間隔は、後述の充放電コンデンサの充放電タイミングやトリガタイミングに応じて設定されている。
【００２５】
図２は、前記内燃機関の無接点点火装置を示す回路図である。同図において、エキサイタコイル２にはダイオード９、点火用充放電コンデンサ１０およびイグニッションコイル１１の一次コイル１１ａが直列接続され、これらは、エキサイタコイル２が誘起する正の電圧を点火用充放電コンデンサ１０に充電する充電回路を構成している。
【００２６】
また、点火用充放電コンデンサ１０は、スイッチング素子としてのサイリスタ１２のアノード・カソードおよびイグニッションコイル１１の一次コイル１１ａとともに直列接続されている。これらのサイリスタ１２およびイグニッションコイル１１は、点火用充放電コンデンサ１０の充電電荷をイグニッションコイル１１の１次コイル１１ａへ放電する放電回路を構成している。
【００２７】
これによれば、サイリスタ１２がトリガされて導通したとき、前記点火用充放電コンデンサ１０の充電電荷をイグニッションコイル１１に放出する。なお、このサイリスタ１２は、トリガによってエキサイタコイル２をシャントして点火用充放電コンデンサ１１への充電を阻止するようにも機能する。
【００２８】
さらに、前記イグニッションコイル１１の二次コイル１１ｂには点火プラグ１３が接続されている。さらに、前記サイリスタ１２のアノード・カソード間には、充放電コンデンサ１０に対する電圧充電用を兼ねる逆流防止用のダイオード１４が接続されている。
【００２９】
一方、トリガコイル１の両端子には、制御パルスを出力する制御手段としてのマイクロコンピュータ（マイコン）１５が接続されている。このマイクロコンピュータ１５の出力端子には、前記制御パルスを入力するための前記サイリスタ１２のゲートが接続されている。
【００３０】
前記マイクロコンピュータ１５は、トリガコイル１が誘起する電圧を波形整形し、デジタル変換して、所定のプログラムに従って信号波形処理を実施し、得られた制御パルスを、前記サイリスタ１２のゲートに入力するように機能する。
【００３１】
従って、マイクロコンピュータ１５は、内燃機関の始動開始時は、内燃機関の１回転ごとに前記トリガコイル１の負の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスにより前記サイリスタ１２を駆動し、内燃機関始動後は、内燃機関の１回転ごとに前記トリガコイル１の２つの正の誘起電圧に基づいて得られる１つの制御パルスにより、前記サイリスタ１２を駆動する。
【００３２】
次に、この内燃機関の無接点点火装置の動作を、図３に示す回路各部のタイミングチャートを参照しながら説明する。まず、内燃機関が作動し、ロータ３が図１において矢印４方向に回転すると、このロータ３に対向するコアー８上のトリガコイル１およびエキサイタコイル２には、図３（ａ）、（ｇ）に示す波形の電圧がそれぞれ誘起される。
【００３３】
そして、このエキサイタコイル２の誘起電圧のうち、正の電圧はダイオード９、およびイグニッションコイル１１の一次コイル１１ａを介して、点火用充放電コンデンサ１０に印加され、この点火用充放電コンデンサ１０に電荷が充電される。この充電電荷は、図３（ｆ）に示すように、後述の放電タイミングまで保持される。
【００３４】
一方、トリガコイル１の誘起電圧は、エキサイタコイル２の、正の誘起電圧の立ち上がりより所定周期進んで立ち下がって、マイクロコンピュータ１５に入力されている。
【００３５】
前記マイクロコンピュータ１５は、トリガコイル１の誘起電圧を波形整形し、設定レベルを超える正負の電圧から、図３（ｂ）に示すような、２つの正の入力パルスｐ１、ｐ２と、図３（ｃ）に示すような１つの正の入力パルスｐ３とをそれぞれ取り出して認識する。
【００３６】
ここで、図３（ｂ）は、図３（ａ）の正の入力電圧に基づいて得られた正のパルスｐ１、ｐ２であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の負の入力電圧に基づいて得られる正のパルスｐ３である。また、パルスｐ３は、２つのパルスｐ１、ｐ２間に位置している。
【００３７】
内燃機関の起動時においては、マイクロコンピュータ１５は、認識した図３（ｃ）に示すパルスｐ３に同期して生成した幅の狭い、図３（ｄ）に示すパルスｐ５を制御パルスとして、これをサイリスタ１２のゲートに入力する。この制御パルスｐ５は、充放電コンデンサ１０の電荷を、内燃機関の次の回転周期で放電するために利用される。
【００３８】
従って、この制御パルスｐ５の出力によってサイリスタ１２がトリガされると、１周期前に充放電コンデンサ１０に充電されていた充電電荷が、サイリスタ１２のアノード、カソードを通してイグニッションコイル１１の一次コイル１１ａに放電される。このため、二次コイル１１ｂには瞬時に高電圧が印加され、点火プラグ１３に火花が発生し、内燃機関内の混合気に着火が行われる。
【００３９】
この内燃機関起動時における制御パルスｐ５による混合気の着火は、内燃機関の起動時の、例えば２〜６回転程度分実施される。これにより、内燃機関の回転はスムースに立ち上がって、次第に通常運転モード（メインモード）の回転数に上昇していく。
【００４０】
一方、内燃機関が起動し、回転数が徐々に上昇すると、マイクロコンピュータ１５は、認識した図３（ｂ）に示すようなパルスｐ１に基づいて、図３（ｅ）に示す制御パルスｐ４を生成し、この制御パルスｐ４をサイリスタ１２のゲートに入力する。なお、マイクロコンピュータ１５は、前記始動時に内燃機関が前記２〜６回転したタイミングで、図３（ｄ）の制御パルスｐ５の出力を停止させ、内燃機関の７回転目からは、パルスｐ１に基づいて生成される制御パルスｐ４を出力する。
【００４１】
前記制御パルスｐ４は、パルスｐ１の立ち上がりタイミングからパルスｐ２の立ち上がりタイミングまでの時間ｔ１内に位置するように、マイクロコンピュータ１５による信号処理によって出力される。
【００４２】
前記パルスｐ１の立ち上がりタイミングからパルスｐ２の立ち上がりタイミングまでの前記時間ｔ１は、内燃機関の回転数（回転速度）に関する情報であり、この時間ｔ１内における制御パルスｐ４の位置（時間ｔ２）もまた内燃機関回転数に関する情報である。
【００４３】
そして、前記制御パルスｐ４は、前記サイリスタ１２のゲートに入力されてこれをトリガし、前記充放電コンデンサ１０の放電タイミング、つまり内燃機関の点火タイミングを決定する制御信号となる。従って、この制御信号は、内燃機関の回転速度を決定する情報となる。
【００４４】
この制御パルスｐ４を、パルスｐ１に対してマイクロコンピュータ１５によるデジタル処理によって、進角方向〈矢印Ｓ方向〉または遅角方向（矢印Ｒ方向）に移動させることで、内燃機関の点火タイミングを、ユーザが内燃機関の特性に応じて自由に設定することができる。
【００４５】
マイクロコンピュータ１５は、前記時間ｔ１を計測することによって現在の内燃機関回転数を把握し、一周期後にトリガコイル１から得られる最初の前記パルスｐ１波形を基準にして、任意に設定された時間ｔ２で、図３（ｆ）に示すように充放電コンデンサ１０の電荷を放電させる。
【００４６】
これにより、内燃機関の点火タイミングが制御される。この時間ｔ２（点火タイミング）は、プログラムによるデジタル信号処理によって内燃機関回転数ごとに任意に設定しておくことができる。
【００４７】
従って、コンピュータ１５がプログラムにより制御パルスｐ４の位置を切り替えることで、内燃機関の回転数が十分に立ち上がった後、減速操作を認識した場合に、内燃機関の回転数を前記プログラムに従って予め設定されたアイドリング回転数に安定保持させておくことができる。また、その後、前記プログラムに従って、適時に目的回転数に速やかに立ち上げることも可能になる。
【００４８】
このように、プログラム上で前記時間ｔ２を予め固定的または任意に設定しておくことで、内燃機関の回転数を設定、変更することができる。これにより、点火プラグへの点火電圧の供給タイミングを調節し、例えば内燃機関の過回転防止や高速領域からアイドリング領域への内燃機関回転の急速応答制御を、簡単に実施することができる。
【００４９】
また、内燃機関の回転数は、図３（ｂ）の時間ｔ１で確認できるため、失火させようとする内燃機関回転数をプログラムで予め設定しておくことができる。これにより、この失火させようとする内燃機関回転数となった際、図３（ｅ）に示すような制御パルスｐ４をサイリスタ１２のゲートに速やかに入力することで、前記充放電コンデンサ１０への充電を阻止することができ、失火を容易、確実に実現できる。
【００５０】
この場合において、失火からの復帰回転数を設定しておくことにより、失火後に点火を再開させて、内燃機関を再起動することもできる。
【００５１】
このように、マイクロコンピュータを用いたデジタル制御では、プログラムの設定により内燃機関の点火タイミングの進角制御や遅角制御を容易に実施でき、コアー８およびロータ３間のギャップのばらつきなどによって、点火時期や失火回転数がばらつくことを防止することができる。
【００５２】
また、従来のコアー８、ロータ３、エキサイタコイル２、トリガコイル１を、そのままあるいは各コイル１、２の巻数変更のみで利用できるため、これらをマイクロコンピュータ１５とともに収納可能な、従来のカップケース（図示しない）を用いて、内燃機関への取付けを容易に行うことができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、マイクロコンピュータ１５などの制御手段を設け、この制御手段により、内燃機関の始動開始時は、トリガコイル１の負の誘起電圧に同期して得られる制御パルスｐ５によりサイリスタ１２などのスイッチング素子１２を駆動し、内燃機関始動後は、前記トリガコイル１の正の誘起電圧に基づいて得られるパルス信号から内燃機関の点火タイミングを制御する制御パルスｐ４を生成し、この制御パルスｐ４によりスイッチング素子１２を駆動することにより、前記トリガコイル１の負の誘起電圧から得たデジタルパルスを利用して、内燃機関を速やかに起動させることができるとともに、起動後はトリガコイル１の正の誘起電圧から得たデジタルパルスを利用して、任意に設定した回転速度および点火タイミング状態へ内燃機関の運転を速やかに移行させることができる。
【００５４】
また、前記点火タイミングはデジタル制御によってなされるため、コアー８およびロータ３の構造上の各種誤差に影響されずに、回転数ごとに設定可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の内燃機関の無接点点火装置は、トリガコイルの誘起電圧から得られるデジタル制御パルスによるスイッチング制御により、良好な制御応答が得られるとともに、ロータおよびコアー相互の取付精度に影響されずに、設定された点火タイミングにて内燃機関を安定的に運転制御できるという効果を有し、内燃機関の点火時期を制御可能にする内燃機関の無接点点火装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態による内燃機関の無接点点火装置の要部構成を一部破断して示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態による内燃機関の無接点点火装置を示す回路図である。
【図３】図２における回路各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１  トリガコイル
２  エキサイタコイル
３  ロータ
５  磁石
６、７  磁極
８  コアー
１０  充放電コンデンサ
１１  イグニッションコイル
１２  サイリスタ（スイッチング素子）
１３  点火プラグ
１５  マイクロコンピュータ（制御手段）
【図１】
2007198190.tif 000003
【図２】
2007198190.tif 000004
【図３】
2007198190.tif 000005